Isı, Sıcaklık ve Isı İletim Hızı (9. Sınıf)

Konu Özeti

Bu konuda maddeyi oluşturan taneciklerin hareketi ile sıcaklık ve ısı arasındaki farkı öğreneceksin. Isının miktarını hesaplamayı, hal değişiminde ısının nasıl harcandığını ve katılarda ısının hangi etkenlerle daha hızlı iletildiğini inceleyeceksin. Günlük hayattaki çaydanlık, buzdolabı ve metal kaşık örnekleri bu bilgileri anlamana yardımcı olacak.

Temel Kavramlar

Maddeyi oluşturan taneciklerin sürekli hareketi vardır. Taneciklerin kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamına iç enerji denir. Sıcaklık, taneciklerin ortalama kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür. Isı ise sıcaklık farkından dolayı bir cisimden diğerine aktarılan enerjidir.

• Sıcaklık: ortalama kinetik enerjiyle ilgilidir, birimi °C veya K'dir ve termometreyle ölçülür.
• Isı: aktarılan enerjidir, birimi joule (J) veya kalori (kal)'dir; 1 kal ≈ 4,18 J.
• İç enerji: bir cismin toplam enerjisidir ve madde miktarına bağlıdır.
• Isı, sıcak cisimden soğuk cisme kendiliğinden akar.
• Aynı sıcaklıktaki iki cisimden kütlesi büyük olanın iç enerjisi daha fazladır.

Özısı (c): 1 g maddenin sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısıdır ve maddenin ayırt edici özelliğidir. Isı sığası (C) ise bir cismin sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısıdır ve cismin kütlesine bağlıdır.

Q = m · c · ΔT

C = m · c ve Q = C · ΔT

• Q: ısı (J veya kal), m: kütle (g veya kg), c: özısı, ΔT: sıcaklık farkı (°C). ΔT = Tson − Tilk olarak hesaplanır ve işaretli olabilir; ısı alan maddede Q pozitif, veren maddede negatiftir.
• Suyun özısısı 1 cal/g·°C (yaklaşık 4,18 J/g·°C) olup çoğu maddeden büyüktür.
• Aynı ısı verilen eşit kütleli maddelerde özısısı küçük olanın sıcaklığı daha çok değişir.
• Bu bağıntı hal değişimi olmadığında geçerlidir.

Hal değişiminde saf maddeye verilen ısı sıcaklığı değiştirmez, hal değişimine harcanır. Erime ve buharlaşmada madde ısı alır; donma ve yoğuşmada ısı verir. Su için erime ısısı yaklaşık 80 cal/g, buharlaşma ısısı yaklaşık 540 cal/g'dır.

Q = m · L

Katılarda ısı iletimle aktarılır. Bu yolda taneciklerin titreşimi komşu taneciklere geçer ve madde taşınmaz. Isı iletim hızı, birim zamanda iletilen ısı miktarıdır; kesit alanı ile sıcaklık farkı arttıkça artar, uzunluk arttıkça azalır.

İletim hızı ∝ (kesit alanı · sıcaklık farkı) / uzunluk